Medición del tiempo empleado por un átomo en el túnel dentro de la región de la barrera

Área de la Ciencia:

• Física Cuántica
• Física atómica
• Información cuántica

Sus antecedentes:

• El túnel cuántico es un fenómeno fundamental crucial para procesos como la fotosíntesis y en dispositivos de computación cuántica.
• El tiempo que tarda una partícula en atravesar una barrera ha sido un debate de larga data en la mecánica cuántica.
• Estudios anteriores han demostrado que el retraso del grupo de túnel puede ser más corto que la velocidad de la luz, y algunos sugieren que puede no tomar tiempo.

Objetivo del estudio:

• Para medir directamente el tiempo de travesía de las partículas a través de una barrera cuántica clásicamente prohibida.
• Para investigar la dependencia del tiempo de túnel en la energía incidente.
• Proporcionar una base experimental para preguntas fundamentales sobre la historia de la mecánica cuántica.

Principales métodos:

• Estudió los átomos de Rubidio-87 condensados por Bose que atraviesan una barrera óptica de 1,3 micrómetros.
• Localizado un campo pseudo-magnético dentro de la barrera para actuar como un "reloj".
• Medido la precesión de espín de los átomos para determinar su tiempo de travesía a través de la barrera.

Principales resultados:

• Medido con éxito el tiempo necesario para que los átomos crucen la región clásica prohibida.
• Encontró un tiempo de travesía de 0.61... 7 milisegundos en la energía de túnel más baja observable.
• Demostró la dependencia del tiempo de túnel en la energía incidente.

Conclusiones:

• Este experimento proporciona la primera medición directa del tiempo de travesía de túnel cuántico.
• Los hallazgos ofrecen un nuevo enfoque experimental para comprender los aspectos temporales de los fenómenos cuánticos.
• Establece las bases para explorar la historia de la mecánica cuántica y la localización de partículas.